[发明专利]一种大容量静止无功发生装置

说明书

(一)技术领域

本发明属于电网无功功率补偿技术领域，具体涉及一种大容量静止无功发生装置。

(二)背景技术

随着社会经济的快速发展，电力供应和电力需求的供需矛盾日益突出。除依靠不断提高 输电电压等级以外，还要提高输电用电的效率以降低网络损耗。由于在交流电网中存在大量 的阻感性负载如电动机、变压器等，在这些设备运行过程中向电网注入大量无功功率，造成 输配电网功率因数较差，线损增加。

为提高输电网的效率，需要加装无功补偿装置，当前常用的的无功补偿装置有电容器组 投切式、MCR型SVC，TCR型SVC、SVG以及有载调压等几种方式，用投切电容器组保证电网功率 因数和电压的合格率是变电站普遍采用的方法，但传统的电容器组只能实现无功的分级补偿。 目前城乡电网的改造及电缆出线的剧增，使得系统电压、无功在负荷峰谷差距加大，单纯依 靠电容器组投切补偿的方式已难以达到无功就地平衡的目标。有载调压的形式调节是有级、 有触点的，无论是响应速度、调节精度、使用寿命等方面性能都较差，MCR型SVC，TCR型SVC 存在体积大、噪音大、损耗大、响应速度慢、对电网谐波污染大等缺点，比较好的技术是基 于电力电子技术的SVG(静态无功发生器)，与传统的SVC相比，SVG的调节速度更快，运行范 围宽，装置的体积小噪音低，是今后无功补偿装置的重要发展方向。

SVG的基本原理就是将电力电子变流器通过输出电抗器并联在电网上，通过适当调整变 流器的输出电压的幅值和相位就可以控制其交流输出电流。参见附图2和3，图中是电网 电压，为电力电子变流器的输出电压，L为二者间串联的电感，当我们控制电力电子变流 器的输出电压使得按照图3所示向量图运行时，则该变流器注入电网的电流超前于 电网电压，调节的大小就可以调节注入电网电流的大小，从而达到动态调节电网无功功率 的目的。

由于技术难度较大，当前的SVG产品还比较少，一般采用的均是采用低压开关器件(1200V 或1700V)用两电平电路或三电平电路通过变压器与高压电网并联，由于电网的补偿容量要 求较大，单机的功率也比较大(一般均在几kkVar以上)，由于变流器输出电压较低，造成变 流器的电流较大，产品稳定性和可靠性以及技术难度等方面均存在一定问题。

本技术方案采用多个逆变单元通过输出变压器实现并联，装置容量的扩展可以通过增减 逆变单元的数量的方式来实现，使得单个逆变单元的电压和电流均可以较低，可以采用最常 用(也最稳定可靠)的电力电子器件来实现，装置可靠性高、成本大大降低。

(三)发明内容

本发明的目是提供一种新型的用于无功功率补偿的电力变换装置。

本发明的目的是这样实现的：它包括输入变压器、整流滤波单元、逆变单元组、输出变 压器和检测控制系统，其特征是：所述的输入变压器是一个三相输入三相输出的工频变压器， 其输入与高压电网相连，其输出联结整流滤波单元，整流滤波单元输出联结逆变单元组，逆 变单元组由3N(N≥1)个逆变单元组成，每个逆变单元的输出与输出变压器的一组原边联结， 输出变压器的副边接成三角型或星型后与高压电网联结。

本发明还有这样的一些结构特征：

1、所述的整流滤波单元由六只整流二极管组成三相桥式整流电路，整流电路输出接电容 滤波后成为装置所有逆变单元共用的直流母线，该母线一方面为整台装置提供有功功率，同 时通过各逆变单元及其输出电抗器及输出变压器与高压电网间实现无功功率的交换，从而提 供电网所需的无功电流；

2、所述的逆变单元组由3N(N≥1)个逆变单元组成，每个逆变单元由四只开关器件组成 单相全桥逆变电路，每个逆变单元的输出串联一个电抗器后与输出变压器的一组原边相连， 开关器件采用IGBT或IGCT全控型器件，每个开关器件并联一只反向续流二极管。

3、所述的输出变压器包含3N(N≥1)组原边，各组原边间相互绝缘，N组原边构成一相， 每相的N个原边对应变压器的一组副边，三组副边接成星型或三角型后与高压电网相连。